FR2742255A1 - Procede et dispositif de deconfinement du logement d'une vis d'assemblage de deux plaques planes du cloisonnement du coeur d'un reacteur nucleaire - Google Patents

Abstract

On perce le renfort (2) par l'intérieur du logement (6, 7) de la vis d'assemblage de la cloison (1) et du renfort (2), depuis l'intérieur du cloisonnement (6, 7), pour réaliser au moins un trou (12) incliné par rapport à l'axe (4) du logement (6, 7) de la vis (5) entre le logement (6, 7) et au moins une face principale externe (2a) du renfort (2). De préférence, on réalise le perçage du renfort (2) par usinage électrochimique en utilisant un électrolyte contenant principalement du nitrate de lithium.

Description

L'invention concerne un procédé et un dispositif de déconfinement du logement d'une vis d'assemblage de deux plaques planes d'un cloisonnement entourant le coeur d'un réacteur nucléaire refroidi par de Liteau sous pression.

Les réacteurs nucléaires à eau sous pression comportent, à l'intérieur d'une cuve, un coeur constitué par des assemblages de combustible juxtaposés et maintenus suivant la périphérie du coeur, par un cloisonnement lui-même disposé et maintenu à l'intérieur d'une enveloppe de coeur de forme cylindrique. Le cloisonnement du coeur est constitué par des plaques planes assemblées entre elles par des vis d'assemblage. Une partie des plaques ou cloisons présente une disposition verticale, ctest-à-dire une disposition parallèle à l'axe du coeur dont les assemblages prismatiques sont juxtaposés par l'intermédiaire de faces latérales planes.Les cloisons sont disposées l'une à la suite de l'autre et assemblées deux à deux à angle droit, de manière à constituer un ensemble de maintien prismatique dont la section présente une forme complexe correspondant à la forme du contour de la section transversale du coeur. Chacune des cloisons vient en contact avec une face plane latérale d'un assemblage de combustible périphérique du coeur. Le cloisonnement comporte également un deuxième ensemble de plaques planes, appelées renforts, disposées horizontalement, c'est-à-dire perpendiculairement à l'axe du coeur, à dif férents niveaux, entre ltenveloppe de coeur et les cloisons verticales. Chacun des renforts est assemblé par des vis à un ensemble de cloisons de la paroi prismatique du cloisonnement.

Les vis d'assemblage des renforts et des cloisons sont introduites dans des logements de forme globalement cylindrique dont l'axe est horizontal. Le logement traverse la cloison sur toute son épaisseur et s'étend à l'intérieur d'une partie du renfort, dans une direction parallèle aux faces principales externes du renfort, sous la forme d'un trou borgne. Une partie au moins du trou borgne est taraudée, de manière à recevoir le filetage de la vis. Le vissage des vis dans leur logement est réalisé par l'intérieur du cloisonnement et la vis comporte une tête qui vient en appui sur un épaulement prévu dans la partie du logement traversant la cloison. Après vissage de la vis d'assemblage, celle-ci est bloquée en rotation par une goupille introduite dans une rainure de la tête de vis et soudée à ses extrémités sur la cloison, à l'intérieur du logement de vis.

Lorsque le réacteur nucléaire est en service, les assemblages du coeur, le cloisonnement et les vis de fixation des éléments du cloisonnement sont en contact avec le fluide de refroidissement du réacteur nucléaire qui est constitué par de l'eau à très haute température et à très haute pression renfermant certains additifs chimiques. Les vis de fixation des éléments du cloisonne- ment qui sont disposées dans des zones très proches des assemblages du coeur subissent un échauffement important et le fût des vis est en contact avec de l'eau de refroidissement qui ne participe pas à la circulation du fluide de refroidissement dans le coeur et qui en conséquence ne se trouve pas renouvelée.Lorsque la vis est engagée à l'intérieur du logement, le fût de la vis se trouve en effet pratiquement isolé du fluide de refroidissement constitué par de l'eau sous pression en circulation dans la cuve. La configuration du logement et de la vis est alors qualifiée de confinée.

Bien que la fermeture du logement par la tête de vis et la jonction entre le renfort et la cloison ne soient pas totalement étanches, le fut de la vis est en fait en contact avec un liquide confiné, à très haute température, si bien que la vis est soumise à des contraintes thermiques et mécaniques et à une corrosion importante.

On a observé certaines ruptures de vis et de manière plus générale une fragilisation des vis après un certain temps de séjour dans le réacteur en fonctionne- ment.

Le remplacement partiel ou total des vis du cloisonnement des réacteurs nucléaires à eau sous pression s'est donc avéré nécessaire, après une certaine durée d'utilisation du réacteur nucléaire.

Ces opérations de remplacement sont effectuées après arrêt et refroidissement du réacteur nucléaire, à l'intérieur de la piscine du réacteur remplie d'eau, de manière à assurer la protection biologique des opérateurs chargés du remplacement des vis du cloisonnement.

De manière à réduire ou a supprimer le confinement des vis de remplacement des vis fragilisées ou ayant subi une rupture, on a proposé diverses mesures susceptibles de réaliser un certain déconfinement du logement de la vis, ce qui permet de réduire les risques de rupture par corrosion sous tension de la vis dans le réacteur en fonctionnement.

On a par exemple proposé de réaliser un élargissement diamétral du logement de la vis, en supprimant en particulier le taraudage sur une partie de la longueur de l'ouverture borgne du renfort. La vis de remplacement peut entre percée de manière à assurer une communication entre le volume intérieur du cloisonnement et la partie élargie diamétralement du logement, à l'intérieur du renfort. Une telle technique présente l'inconvénient d'affaiblir la vis qui doit entre évidée dans sa partie centrale et suivant une ou plusieurs ouvertures de direction radiale.

On a également proposé dans le FR-A-95-03365, d'utiliser une vis de remplacement dont la tette vient en appui sur ltépaulement du logement à l'intérieur de la cloison, par l'intermédiaire d'une coupelle qui est percée dans une direction radiale, de manière à assurer le déconfinement du logement de la vis. Cependant, ces procédés de déconfinement du logement de la vis n'ont qu'une efficacité réduite, dans la mesure où ils ne permettent pas de réaliser autour de la vis un passage mettant en communication l'espace intérieur du cloisonnement avec la partie de la cuve à ltextérieur du cloisonnement où circule de l'eau plus froide qu'à l'intérieur du cloisonnement.Dans le cas où lton réalise une telle mise en communication, du fait de la différence de pression entre l'extérieur et l'intérieur du cloisonnement, un débit d'eau continu est amené à circuler au contact du fût et de la tête de vis, ce qui assure un déconfinement efficace et limite considérablement les risques de détérioration par corrosion de la vis.

De manière à assurer cette circulation, les renforts du cloisonnement des réacteurs peuvent être percés, au moment de la fabrication du cloisonnement, dans une direction verticale, pour réaliser des orifices débouchant dans chacun des logements de vis, à partir des faces principales de la plaque constituant le renfort. De préférence, on réalise un orifice traversant la partie supérieure du renfort entre le logement et la face supérieure du renfort ou encore deux orifices entre le logement et la face supérieure et la face inférieure du renfort, respectivement. Une telle technique n'est pas applicable dans le cas des réacteurs nucléaires après leur mise en service, du fait que les renforts du cloisonnement ne sont pas accessibles dans la position de service du cloisonnement à l'intérieur de la cuve, ou sur le stand de pose des équipements internes inférieurs.

En outre, les procédés d'intervention connus de l'art antérieur pour réaliser un déconfinement au moins partiel des logements de vis de fixation des renforts d'un cloisonnement doivent mettre en oeuvre un usinage, soit par des moyens mécaniques qui produisent des copeaux soit en utilisant une technique telle que l'électro- érosion. Lorsqu'on effectue un usinage par des moyens mécaniques qui produisent des copeaux, ces copeaux sont très difficiles à récupérer ou à éliminer avant la remise en fonctionnement du réacteur nucléaire, si bien qu'ils peuvent devenir des corps migrants qui risquent de percer la gaine des éléments combustibles dans le réacteur après son redémarrage.Dans le cas où lton utilise une techni- que d'usinage par électro-érosion, l'usinage peut demander un temps d'exécution important et présenter un faible rendement. En outre, l'usinage crée de fortes contraintes de traction dans le matériau des cloisons ou renforts, ce qui diminue la résistance et la tenue du composant, en particulier dans les zones fortement irradiées qui peuvent être fragilisées ou présentant de forts niveaux de contraintes résiduelles.

Le but de l'invention est donc de proposer un procédé de déconfinement du logement d'une vis d'assemblage de deux plaques planes disposées à angle droit, d'un cloisonnement entourant le coeur d'un réacteur nucléaire refroidi par de l'eau sous pression qui est constitué par des assemblages de combustible de forme prismatique juxtaposés par l'intermédiaire de faces latérales planes parallèles à une direction commune constituant la direction axiale du coeur, le cloisonne- ment comportant des cloisons parallèles à la direction axiale du coeur et assemblées deux à deux à angle droit, destinées à venir en contact par une face interne avec une face latérale plane d'un assemblage périphérique du coeur et des renforts assemblés chacun à angle droit avec un ensemble de cloisons et disposés à l'extérieur du cloisonnement, c'est-à-dire du côté du cloisonnement opposé aux assemblages du coeur, le logement de la vis qui assure l'assemblage d'une cloison et d'un renfort constituant les deux plaques planes, de forme globalement cylindrique et rectiligne, traversant la cloison et s'étendant à l'intérieur du renfort, sous la forme d'un trou borgne taraudé dont l'axe est sensiblement parallèle aux faces principales externes du renfort, ce procédé permettant de réaliser un déconfinement efficace du logement de la vis d'assemblage et pouvant être mis en oeuvre sur le cloisonnement du coeur d'un réacteur nucléaire, après sa mise en service.

Dans ce but, on perce le renfort par l'intérieur du logement de la vis, pour réaliser un trou incliné par rapport à l'axe du logement de la vis, entre le logement et au moins une face principale externe du renfort.

De préférence, on perce le renfort en utilisant une technique d'usinage électrochimique.

De préférence, pour réaliser l'usinage électrochimique, on utilise un électrolyte renfermant du nitrate de lithium.

Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire, à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux figures jointes en annexe, une vis d'assemblage d'une cloison et d'un renfort du cloisonnement du coeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression et une opération de déconfinement du logement de la vis réalisée dans le cadre du remplacement de la vis après un certain temps de séjour dans le réacteur nucléaire en fonctionnement.

La figure 1 est une vue en élévation et en coupe d'une partie d'une cloison et d'un renfort et d'une vis d'assemblage de la cloison et du renfort.

La figure 1A est une we de dessus suivant A de la figure 1.

La figure 2 est une vue en coupe d'une partie d'une cloison et d'un renfort du cloisonnement d'un réacteur nucléaire à eau sous pression comportant un logement de vis d'assemblage dont le déconfinement est réalisé par des ouvertures usinées dans le renfort au moment de la fabrication du cloisonnement.

La figure 3 est une vue en coupe d'une partie d'une cloison et d'un renfort d'un cloisonnement d'un réacteur nucléaire à eau sous pression comportant un logement et une vis d'assemblage usinés pour réaliser un déconfinement de la vis dans son logement, par un procédé selon l'art antérieur.

La figure 4 est une vue en coupe d'une partie d'une cloison et d'un renfort du cloisonnement d'un réacteur nucléaire à eau sous pression comportant un logement de vis d'assemblage dont le déconfinement a été réalisé par le procédé suivant l'invention.

Les figures 5, 6 et 7 sont des vues en élévation et en coupe partielle d'une partie d'une cloison et d'un renfort d'un cloisonnement d'un réacteur nucléaire à eau sous pression comportant un logement et une vis d'assemblage, au cours de trois phases successives d'un procédé de déconfinement suivant l'invention.

Sur la figure 1, on voit une portion d'une cloison 1 du cloisonnement d'un réacteur nucléaire à eau sous pression et une portion d'un renfort 2 assemblé à la cloison par un dispositif de fixation désigné de manière générale par le repère 3. La cloison 1 et le renfort 2 sont représentés, sur la figure 1, en coupe par un plan horizontal passant par l'axe 4 de la vis 5 du dispositif de fixation de la cloison sur le renfort.

La cloison 1 est constituée par une plaque plane placée verticalement et le renfort 2 par une plaque plane disposée horizontalement et rapportée à angle droit contre une face la de la cloison 1 constituant la face externe de la cloison opposée à la face interne lb qui vient en contact, lors du chargement du coeur dans le réacteur nucléaire, avec un assemblage du coeur.

La cloison 1 est traversée suivant toute son épaisseur par une ouverture 6 comportant, depuis la face interne lb de la cloison jusqu'à la face externe la, une partie à grand diamètre, un épaulement 6a et une partie à diamètre réduit. Le renfort comporte une ouverture borgne 7 qui est taraudée pratiquement sur toute sa longueur. Les axes des ouvertures 6 et 7 sont alignés suivant l'axe 4 de la vis 5 qui est engagée dans l'ouver- ture 6 et vissée dans l'ouverture taraudée 7, de manière à assurer une liaison et un serrage des plaques 1 et 2 l'une contre l'autre. La tête 5a de la vis 5 vient en appui sur l'épaulement 6a de l'ouverture 6. La tête 5a comporte une rainure transversale 5b.Lorsque le serrage de la vis 5 a été réalisé, on introduit une goupille 8 dans la rainure 5b de la tête de vis 5a et on réalise le blocage en rotation de la vis par des points de soudure 9 assurant la liaison entre les extrémités de la goupille 8 et la cloison 1, dans deux zones du bord de l'ouverture 6.

Dans le réacteur en fonctionnement, de l'eau de refroidissement sous pression est amenée à la base du coeur, à l'intérieur du cloisonnement constitué par les cloisons 1. L'eau circule dans les assemblages combustibles de bas en haut et subit une perte de charge pendant sa circulation à l'intérieur du coeur. L'eau de refroidissement qui se trouve à l'extérieur du cloisonnement et qui vient en contact avec les faces extérieures la des cloisons et avec les renforts 2 est à une pression supérieure à l'eau qui circule à l'intérieur du coeur, en contact avec les surfaces intérieures lb des cloisons 1.

L'assemblage deux à deux à angle droit des cloisons 1 du coeur par des vis est réalisé en assurant une étanchéité suffisante pour que des jets d'eau ne se forment pas au niveau des surfaces de jonction des cloisons. De même, les renforts 2 qui sont percés par des ouvertures borgnes 7 sont rapportés et serrés contre les cloisons de manière suffisamment étanche, pour qu'il ne se produise pas de circulation d'eau en direction du coeur. La vis d'assemblage 5 introduite et vissée dans les ouvertures 6 et 7 vient s'appliquer par sa tête 5a sur l'épaulement 6a, de sorte que le fût de la vis introduit dans la partie à diamètre réduit de l'ouverture 6 et dans l'ouverture taraudée borgne 7 est isolé de la circulation d'eau de refroidissement à l'intérieur du coeur qui vient en contact avec la surface interne lb de la cloison 1.Le fût de la vis est donc en contact avec un fluide stagnant qui se trouve porté, du fait de la proximité des assemblages du coeur, à une température élevée.

Le liquide stagnant en contact avec le fût de la vis qui est porté à haute température n'assure aucun refroidissement de la vis et peut subir un effet de concentration favorisant l'attaque par corrosion de la vis et en particulier le phénomène de corrosion sous tension.

On a observé, après un certain temps de fonctionnement des réacteurs nucléaires, certaines ruptures ou une certaine fragilisation des vis de cloisonnement joignant les cloisons verticales aux renforts horizontaux dans la partie de jonction du fût et de la tête de vis.

I1 s'est donc avéré nécessaire d'effectuer un contrôle des vis du cloisonnement des réacteurs nucléaires après un certain temps de fonctionnement ; dans le cas où lton décèle la présence d'une vis ayant subi une rupture ou une certaine fragilisation, on met en oeuvre un procédé de remplacement de la vis, cette opération ayant lieu sous eau, à l'intérieur de la cuve, en-dessous de la piscine du réacteur, pendant un arrêt pour rechargement et réparation du réacteur nucléaire.

On a proposé de prendre certaines mesures, au moment du remplacement des vis de cloisonnement, pour réduire ou supprimer le confinement du fût de la vis favorisant la corrosion sous tension dans le réacteur en service.

Par exemple, dans le FR-A-95-03365, on a proposé de disposer å l'intérieur de la partie élargie de l'ou- verture traversant la cloison, une coupelle par l'inter- médiaire de laquelle la tette de vis vient en appui sur ltépaulement de l'ouverture de traversée de la cloison.

La coupelle présente un diamètre extérieur inférieur au diamètre de la partie à grand diamètre de l'ouverture et présente des trous dans des directions radiales communiquant avec un espace annulaire ménagé autour du fût de la vis. De cette manière, du fluide de refroidissement en circulation à l'intérieur du coeur vient balayer le fût de la vis. Cependant, cet effet est treks limité du fait que l'ouverture annulaire autour du fût de la vis ne communique qu'avec le volume intérieur du coeur, par des ouvertures de dimension réduite.

Comme il est visible sur la figure 3 qui représente une vue en coupe verticale d'une portion d'une cloison 1 sur laquelle est fixé un renfort horizontal 2 par l'intermédiaire de la vis 5, il est connu de mettre en communication l'ouverture annulaire 7a autour du fût de la vis 5 avec le volume intérieur du coeur, du côté de la face interne lb de la cloison 1, par l'intermédiaire d'un perçage 10 de la vis 5. Le perçage 10 comporte une partie de direction axiale dirigée suivant l'axe 4 de la vis 5 et des ouvertures de la cloison 1 et du renfort 2 et des canaux de direction radiale faisant communiquer le perçage axial avec l'espace annulaire autour du fût de la vis réalisé par élargissement d'une partie des ouvertures 6 et 7 dans la cloison 1 et dans le renfort 2, respectivement.

Après démontage d'une vis ayant subi une rupture ou une fragilisation, on réusine l'ouverture 6 et une partie de l'ouverture 7 en supprimant le taraudage de cette partie de l'ouverture 7 puis on remet en place une vis de remplacement comportant un perçage tel que le perçage 10.

L'inconvénient d'une telle technique est que la vis 5 se trouve fragilisée par la présence du perçage 10.

D'autre part, le réusinage sous eau de la cloison 1 et du renfort 2 peut produire des copeaux et limailles qu'il est très difficile de récupérer et d'éliminer avant la remise en fonctionnement du réacteur nucléaire. Ces débris peuvent venir endommager les crayons des assemblages de combustible du coeur dans le réacteur en fonctionnement.

Enfin, comme dans le cas de l'utilisation d'une coupelle, l'effet de déconfinement de l'espace autour du fut de la vis et le refroidissement de la vis sont limités du fait que l'espace autour du fût de la vis n'est en communication qu'avec ltespace intérieur du cloisonnement constituant le coeur.

Comme il est visible sur la figure 2, dans le cas de réacteurs neufs, on prévoit des renforts 2 qui sont percés par des ouvertures telles que lla et llb joignant le trou borgne 7 å l'intérieur du renfort 2 avec les faces principales 2a et 2b du renfort constituant les faces externes du renfort venant en contact avec Liteau de refroidissement å ltextérieur du coeur.

De plus, ltouverture 6 traversant la cloison 1 est prévue avec un diamètre tel qu'il subsiste un espace annulaire autour de la vis d'assemblage et l'ouverture borgne 7 du renfort 2 dont l'axe 4 est parallèle aux faces 2a et 2b comporte une partie d'entrée élargie diamétralement non taraudée. On peut ainsi réaliser, autour d'une partie du fût de la vis, une circulation d'eau continue, dans le réacteur en fonctionnement. L'eau à plus forte pression å l'extérieur du coeur peut en effet pénétrer par les ouvertures lla et llb, circuler dans l'espace annulaire autour du fut de la vis et pénétrer dans l'espace interne du cloisonnement dans lequel est disposé le coeur du réacteur.La différence de pression entre l'extérieur et l'intérieur du coeur favorise la circulation d'un certain débit d'eau autour du fut de la vis qui est alors totalement déconfiné. Cependant, cette technique ne peut entre mise en oeuvre que pour les réacteurs nucléaires neufs, les ouvertures telles que lla et llb ne pouvant entre réalisées qu'en usine, lors de la construction du cloisonnement. En effet, lorsque le cloisonnement est assemblé et se trouve å l'intérieur de la cuve, il n'est pas possible d'accéder aux faces principales externes 2a et 2b des renforts 2, seul le volume intérieur du cloisonnement pouvant entre accessible après déchargement du coeur.

I1 est à remarquer qu'on peut obtenir un déconfinement suffisant de la vis en ne prévoyant des ouvertures, telles que l'ouverture llb, qu'entre la face supérieure 2a du renfort et l'ouverture borgne 7 dans laquelle est engagée la vis d'assemblage.

Sur la figure 4, on a représenté une portion d'une cloison 1 et d'un renfort 2 du cloisonnement du coeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression, dans leur position d'assemblage et en coupe par un plan vertical. La cloison 1 et le renfort 2 ont été représentés à l'issue d'une opération de déconfinement par le procédé suivant l'invention.

Comme il sera expliqué plus loin, à 1'issue de l'opération de déconfinement, l'ouverture 6 traversant la cloison 1 a été élargie diamétralement ; une partie d'entrée 13 de l'ouverture borgne 7 dans laquelle le taraudage a été supprimé est également élargie diamétralement et on a réalisé le perçage d'un canal 12 joignant la partie d'entrée de l'ouverture borgne 7 du renfort 2 et la face principale supérieure 2a du renfort constituant une face externe du renfort venant en contact avec l'eau de refroidissement à ltextérieur du coeur.

Le canal 12 est un canal rectiligne dont l'axe 12a présente une inclinaison par rapport à l'axe 4 des ouvertures 6 et 7, telle que le perçage du canal rectiligne 12 puisse entre effectué depuis l'intérieur du cloisonnement, à travers l'ouverture 6 traversant la cloison 1. L'élargissement de l'ouverture 6 facilite l'opération de perçage du canal 12. En outre, l'inclinaison de l'axe 12a est choisie de manière à pouvoir percer un canal d'un diamètre suffisant pour assurer une bonne circulation d'eau autour du fût de la vis qui sera remise en place dans les ouvertures 6 et 7 pour assurer l'assemblage de la cloison 1 et du renfort 2.

Du fait de la section de passage réduite dans la direction inclinée de l'axe 12a à travers l'ouverture 6, le diamètre du canal 12 est limité dans tous les cas à une valeur au plus égale à 6 mm.

Dans le cas où il est nécessaire de percer un canal ayant un diamètre supérieur à 6 mm, on réalise un perçage courbe, de la manière qui sera décrite plus loin.

Sur la figure 4, on a représenté l'axe de perçage 12'a d'un canal courbe réalisé à travers l'ouverture 6, comme il sera expliqué plus loin.

Sur la figure 5, on a représenté une portion d'une cloison verticale 1 et d'un renfort horizontal 2 assemblé à angle droit à la cloison 1, du cloisonnement du coeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression, au niveau d'une vis d'assemblage 5 de la cloison 1 et du renfort 2.

La vis d'assemblage 5 est identique à la vis représentée sur la figure 1. Le blocage en rotation de la vis est assuré par une goupille 8 introduite dans une rainure diamétrale de la tête de vis 5a et soudée sur les bords de la partie d'entrée de ltouverture 6 traversant la cloison 1. La vis 5 qui présente un diamètre de l'ordre de 16 mm est réalisée en acier inoxydable austénitique du type 316 ayant subi un traitement d'écrouissage pour augmenter ses caractéristiques mécaniques. Le fût de la vis a une longueur déterminée afin de minimiser les niveaux de contraintes en traction et en flexion et son diamètre est déterminé pour limiter les contraintes de torsion au montage et les contraintes de traction en service.

Après arrêt et refroidissement du réacteur nucléaire, on remplit d'eau la cuve et la piscine du réacteur et on réalise le déchargement des assemblages du coeur. Après déchargement des assemblages du coeur, les tettes de vis d'assemblage 5 sont accessibles par les parties d'entrée des ouvertures 6 des cloisons 1 depuis l'intérieur du cloisonnement.

On effectue à distance le contrôle des vis du cloisonnement. Dans le cas où une vis 5 est jugée défectueuse, par exemple en cas de rupture ou de fragilisation excessive de la vis, on doit effectuer un remplacement de la vis, sous eau, par l'intérieur du cloisonnement.

Le procédé suivant l'invention est mis en oeuvre lors d'une opération de remplacement d'une vis d'assemblage défectueuse 5 du cloisonnement.

Comme il est visible sur la figure 5, on met en place sous eau, contre la surface intérieure lb de la cloison 1, un boîtier 14 d'un dispositif d'usinage désigné de manière générale par le repère 15
Le boîtier 14 comporte une surface d'appui venant en contact avec la surface lb dans une zone fermée entourant l'ouverture 6 dans laquelle est logée la tette 5a de la vis 5. On assure une fermeture étanche à l'eau rem plissant la piscine du volume intérieur du boîtier 14, par un joint 16 intercalé entre le boîtier et la cloison 1.

Le joint 16 entoure une face ouverte du boîtier venant s'appliquer contre la cloison 1 ; la face du boîtier 14 opposée à sa face ouverte est constituée par une paroi ayant une ouverture centrale 17 dans laquelle est engagé de manière étanche par l'intermédiaire d'un joint 18 un arbre cylindrique d'une tette d'usinage électrochimique 20, solidaire à son extrémité d'une électrode 19 ayant de préférence une forme tubulaire ou une forme en cloche. La tette d'usinage électrochimique 20 comporte un collecteur 21 muni d'un ajutage permettant de relier le collecteur 21 à une source d'électrolyte sous pression qui est amené à l'électrode 19 par l'intermédiaire de l'arbre de support de l'électrode 19 de forme tubulaire.

La tette 20 ou l'arbre de support de l'électrode 19 est mobile dans la direction de l'axe 4 des ouvertures 6 et 7 et de la vis 5, de manière à réaliser l'avance de l'électrode 19 en cours d'usinage. L'arbre de support de l'électrode 19 est monté glissant et étanche dans l'ou- verture 17, par l'intermédiaire du joint 18.

Le boîtier 14 comporte un ajutage 22 de sortie de l'électrolyte qui est relié par l'intermédiaire d'un conduit à une installation de filtration et de régénération alimentant un réservoir de stockage d'électrolyte à partir duquel on réalise l'alimentation en électrolyte sous pression du collecteur 21.

I1 est également possible d'injecter l'électroly- te, par l'intermédiaire de l'ajutage 22 du boîtier 14.

L'alimentation en courant électrique d'usinage est réalisée par l'intermédiaire de l'électrode 19, le retour du courant se faisant par l'intermédiaire du corps de ltoutil 15.

Pendant l'usinage, le volume intérieur du boîtier 14 est rempli d'électrolyte et se trouve totalement isolé de ltespace intérieur du cloisonnement qui est rempli d'eau.

Le diamètre de l'électrode 19 qui est supérieur au diamètre de la partie d'entrée de l'ouverture 6 permet de réaliser le réusinage de cette partie d'entrée à un diamètre supérieur ainsi que l'usinage des soudures de fixation de la goupille 8.

L'usinage en utilisant ltélectrode 19 est poursuivi jusqu'au moment où la partie d'entrée de l'ouver- ture 6 a été résinée suivant toute sa longueur.

On sépare alors ltoutillage 15 de la cloison 1 et on réalise le dévissage de la vis 5 qui n'est plus maintenue par la goupille 8.

On réalise le montage sur la tette 21 de l'outil d'usinage électrochimique 15 d'une nouvelle électrode 24 (visible sur la figure 6). L'électrode 24 présente une forme cylindrique et un diamètre légèrement supérieur au diamètre de l'ouverture taraudée 7, ce diamètre étant légerement inférieur a la partie å diamètre réduit de l'ouverture 6. On met en place l'outillage d'usinage électrochimique 15 autour de l'ouverture 6 de la cloison 1, comme représenté sur la figure 6 et on réalise, par avance de l'électrode 24 alimentée en électrolyte, un réalésage de l'ouverture 7, sur une certaine longueur, généralement sur une longueur de l'ordre de 20 mm.

La partie restante 7' du taraudage de l'ouverture 7 dans le fond de l'ouverture borgne 7 a une longueur suffisante pour permettre la fixation résistante d'une vis d'assemblage de la cloison 1 et du renfort 2 (figure 7)
Comme précédemment, l'électrolyte récupéré par l'ajutage de sortie du boîtier 14 est filtré, régénéré et recyclé dans le réservoir d'électrolyte. Le réservoir d'électrolyte est maintenu en température et l'électro- lyte est pompé pour entre envoyé sous pression dans le collecteur 22 du dispositif d'usinage électrochimique 15.

L'électrolyte pourrait entre introduit, dans une variante de réalisation, à l'intérieur du boîtier 14, par l'ajutage 22.

De préférence, on utilise un électrolyte renfermant du nitrate de lithium, comme décrit dans la demande de brevet FR-A-93-08433 déposée par la société FRAMATOME.

L'élargissement diamétral de la partie d'entrée de l'ou- verture 7 permet d'accéder plus facilement å la partie interne de cet alésage pour réaliser un canal de passage entre l'alésage de l'ouverture 7 et la face principale supérieure 2a du renfort 2, par exemple en utilisant un dispositif tel que représenté sur la figure 7.

Sur la figure 7, on voit un dispositif d'usinage électrochimique 25 comportant une tette d'usinage 26 å laquelle est reliée une électrode 28 par l'intermédiaire d'un axe 27 articulé à l'une de ses extrémités sur la tette 26 et à son autre extrémité sur l'électrode 28.

L'ensemble-électrode 28 comporte une partie d'extrémité 28b constituant l'électrode proprement dite, de forme cylindrique ayant une extrémité inclinée par rapport aux sections droites de la partie cylindrique et une partie tubulaire courbe 28a ayant de préférence une section de forme carrée constante sur toute la longueur de la partie tubulaire courbe 28a.

Comme il est visible sur la figure 7, l'extrémité de l'électrode est dirigée suivant la face supérieure du renfort 2 en fin de perchage au moment ou elle débouche.

De préférence, ltextrémité de l'électrode présente la forme d'une calotte sphérique dont l'axe est incliné par rapport à l'axe de la partie cylindrique 28b. De cette façon, l'électrode débouche progressivement à travers la surface supérieure du renfort 2.

La partie tubulaire courbe 28a de ltensemble- électrode 28 comporte å l'une de ses extrémités un ajutage d'entrée d'électrolyte qui est relié par l'inter- médiaire d'un conduit à une source d'électrolyte sous pression. L'électrolyte sous pression circule à l'inté- rieur de l'électrode jusqu'à son extrémité au niveau de laquelle est réalisé l'usinage électrochimique d'une ouverture courbe 12' à travers la partie supérieure du renfort 2, entre le trou borgne 7 et la face supérieure externe 2a du renfort 2. L'axe de l'ouverture 12' et de la partie courbe 28a de l'ensemble-électrode 28 destiné à former cette ouverture peut entre représenté par l'axe 12'a de la figure 4.

La partie d'entrée à grand diamètre de l'ouver- ture 6 de la cloison 1 est fermée par une pièce d'obturation 29 qui vient s'appliquer de manière étanche autour de ltouverture 6, sur la paroi interne lb de la cloison 1, par l'intermédiaire d'un joint d'étanchéité annulaire 30.La pièce d'obturation 29 est traversée par un canal rectiligne 31 de sortie de l'électrolyte qui débouche dans un ajutage par l'intermédiaire duquel la sortie d'électrolyte 31 est reliée à des moyens de filtration et de régénération de l'électrolyte qui est ensuite recyclé, par l'intermédiaire d'un réservoir de stockage et d'une pompe permettant d'envoyer de l'électrolyte sous pression dans l'ajutage d'entrée de la partie tubulaire 28a de l'ensemble-électrode 28. De cette manière, l'électrolyte qui renferme généralement du nitrate de lithium comme élément actif essentiel est récupéré et recyclé pendant l'usinage électrochimique de l'ouverture 12' à travers la partie supérieure du renfort 2.La circulation de l'élec- trolyte est réalisée dans un circuit réputé étanche, de sorte que l'électrolyte n'est pas susceptible de se mélanger avec Liteau remplissant la cuve et la piscine du réacteur nucléaire.

Cependant, en fin d'usinage, lorsque l'électrode 28b réalise une percée de la surface supérieure 2a du renfort 2, une quantité limitée d'électrolyte est susceptible de se répandre dans l'eau remplissant la cuve du réacteur, jusqu'au moment où le pompage de l'électrolyte est interrompu. L'électrolyte choisi contenant comme élément actif essentiel du nitrate de lithium ne présente aucun caractère nocif lorsqu'il se répand dans le circuit primaire en faible quantité.

Toutefois, il est possible d'éviter de perdre de l'électrolyte renfermant du nitrate de lithium en fin d'usinage, en interrompant l'usinage électrochimique avant que l'électrode 28 ne débouche à travers la surface supérieure 2a du renfort 2. On interrompt le pompage d'électrolyte assurant l'alimentation de l'électrode 28 et on achève l'usinage du trou de déconfinement 12' à travers le renfort 2 par un procédé d'électro-érosion ou d'étincelage, c'est-à-dire un procédé d'usinage par arc électrique sans électrolyte mais avec un liquide diélectrique constitué par l'eau de la piscine.

Pour limiter la quantité d'électrolyte se répandant dans Liteau, le sens d'écoulement de l'électrolyte peut entre inversé en fin d'usinage ; l'injection est alors réalisée par l'ajutage de sortie 31 et une aspiration est réalisée par l'ajutage d'entrée pour récupérer une partie de l'électrolyte. L'électrolyte dilué est ensuite retraité.

La pièce d'obturation 29 est traversée par une ouverture courbe 33 assurant le passage de l'ensemble- électrode 28.

De préférence, la partie tubulaire courbe 28a de l'ensemble-électrode 28 et ltouverture 33 présentent des génératrices ayant la forme d'arcs-de-cercle de sorte que le rayon de courbure de la partie tubulaire de l'ensem- ble-électrode et de l'ouverture 33 soit constant suivant toute la longueur de l'électrode et de ltouverture 33.

A l'issue de l'usinage électrochimique, on réalise généralement un rinçage de la surface du trou de déconfinement 12' qui vient d'être usiné et des surfaces des ouvertures 6 et 7 qui ont été en contact avec l'élec- trolyte.

Bien entendu, au lieu d'une électrode courbe, on peut utiliser une électrode rectiligne permettant d'usiner un canal rectiligne tel que le canal 12 représenté sur la figure 4. Cependant, comme expliqué plus haut, un tel canal 12 présente un diamètre limité par rapport au diamètre maximal qu'il est possible d'obtenir lorsqu'on utilise une électrode courbe pour usiner un canal courbe.

A l'issue de l'usinage, la configuration de la cloison 1 et du renfort 2 ainsi que de leurs ouvertures correspond à la configuration représentée sur la figure 4 dans le cas d'un trou de déconfinement rectiligne ou encore de la configuration visible sur la figure 7, dans le cas d'un trou de déconfinement 12' de forme courbe.

On peut prévoir un trou de déconfinement soit en partie supérieure, soit en partie inférieure du renfort 2, soit encore des deux côtés du renfort 2.

On introduit dans l'ouverture 6 et dans la partie d'entrée 13 de l'ouverture 7 à diamètre élargi, une vis qui peut entre analogue à la vis 5 représentée sur les figures 1 et 5. On réalise le vissage de la vis 5 dans la partie taraudée restante 7' de l'ouverture 7 jusqu'au moment où la tette de vis 5a vient en appui sur ltépaule- ment de l'ouverture 6.

De préférence, on dispose en-dessous de la tette de vis, une coupelle cylindrique dont le diamètre est inférieur au diamètre de la partie à grand diamètre de ltouverture 6 et qui est traversée par des ouvertures radiales. Le diamètre du fût de la vis, dans sa partie lisse, est inférieur au diamètre de la partie à faible diamètre de l'ouverture 6 et au diamètre de la partie 13 de l'ouverture 7. I1 subsiste donc entre le fut de la vis et les ouvertures 6 et 7, un espace de forme annulaire qui communique d'une part, par le trou de déconfinement 12 ou 12', avec la partie de la cuve à l'extérieur du cloisonnement et par l'intermédiaire de la tette de vis et éventuellement de la coupelle, avec le volume intérieur du cloisonnement.Le fût de la vis est ainsi entièrement déconfiné, une circulation d'eau faible mais continue pouvant stétablir autour du fût de la vis entre l'exté- rieur et l'intérieur du cloisonnement, pendant le fonctionnement du réacteur nucléaire. Le fut de la vis est ainsi soumis à des conditions thermiques, mécaniques et chimiques beaucoup moins sévères dans le réacteur en fonctionnement et subit une corrosion sous tension beaucoup plus faible. On évite ainsi des ruptures de vis et en particulier des ruptures de vis dans la zone de raccordement entre le fut et la tette de vis.

Après mise en place et serrage de la vis 5, on réalise son blocage en rotation en utilisant une collerette sertie dans l'ouverture 6 de la cloison 1, ce mode de blocage en rotation ne nécessitant pas de soudage. En effet, il n'est pas possible de réaliser le soudage d'une goupille de blocage de la vis, du fait que l'intervention doit avoir lieu sous eau à l'intérieur des équipements internes du réacteur nucléaire.

Le procédé de déconfinement suivant l'invention permet donc d'améliorer très sensiblement la tenue des vis d'assemblage du cloisonnement d'un réacteur nucléaire, lors d'une opération de remplacement d'une vis détériorée du cloisonnement. Cette opération est réalisée essentiellement par usinage électrochimique sans produire de copeaux à l'intérieur de la cuve et sans rejet de matières polluantes dangereuses.

L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation qui ont été décrits.

C'est ainsi qu'on peut usiner deux trous de déconfinement dont l'un débouche sur la face supérieure et l'autre sur la face inférieure du renfort.

On peut utiliser le procédé d'usinage par électroérosion pour effectuer tout ou partie des opérations de réalésage ou de perçage du procédé suivant l'inven- tion.

On peut utiliser toute forme d'électrode d'usinage électrochimique ou d'usinage par électro-érosion gui permette de réaliser un trou de déconfinement dont la direction est généralement inclinée par rapport à l'axe du trou de la vis d'assemblage. On peut par exemple utiliser une électrode dont la section transversale est oblongue pour réaliser un trou de déconfinement à section oblongue.

L'usinage par étincelage peut également entre utilisé en mettant en oeuvre des électrodes de meme forme que dans les procédés précédents.

Dans le cas de l'usinage par étincelage, l'élec- trode vient en contact avec la pièce à usiner au cours de son déplacement en mouvement vibratoire à une fréquence qui peut être réglée. Lorsque l'électrode s'éloigne de la pièce, il se forme un arc électrique qui arrache du métal de la pièce. L'étincelage peut être réalisé dans l'air ou dans l'eau. Dans le cas de l'usinage du cloisonnement d'un réacteur nucléaire, l'usinage par étincelage est réalisé sous eau, la piscine du réacteur étant remplie d'eau.

Dans le cas de l'usinage par électroérosion, l'électrode ne vibre pas. Une tension importante (de l'ordre de 100 V) provoque "ltéclatement" d'un plasma de métal confiné par de l'eau en contact avec la pièce, de sorte que du métal est détaché de la pièces Ce procédé est proche du procédé d'usinage électrochimique ; toutefois, on n'utilise pas d'électrolyte. L'usinage du cloisonnement par électroérosion est réalisé dans Liteau remplissant la piscine du réacteur.

Dans le cas de vis de cloisonnement d'un diamètre voisin de 16 mm (S/8 de pouce), on pourra généralement réaliser un trou de déconfinement dont le diamètre est voisin de 6 mm. Pour réaliser un trou d'un diamètre de l'ordre de 6 mm ou un peu supérieur, il pourra entre nécessaire d'utiliser une électrode courbe, aussi bien dans le cas où lton réalise un perçage par usinage électrochimique que dans le cas où l'on réalise un perçage par usinage par électro-érosion.

Le procédé et le dispositif suivant l'invention peuvent entre utilisés pour réaliser le déconfinement de toute vis ou de tout logement de vis d'assemblage d'une cloison et d'un renfort d'un réacteur nucléaire à eau sous pression. Le procédé et le dispositif suivant l'in- vention peuvent etre généralement mis en oeuvre et utilisés lors d'opérations de remplacement de vis de cloisonnement.

Claims (20)

REVENDICATIONS

1.- Procédé de déconfinement du logement (6, 7) d'une vis d'assemblage (5) de deux plaques planes (1, 2) disposées à angle droit, d'un cloisonnement entourant le coeur d'un réacteur nucléaire refroidi par de l'eau sous pression, le cloisonnement comportant des cloisons parallèles à la direction axiale du coeur et assemblées deux à deux à angle droit, destinées à venir en contact chacune par une face interne (1b) avec une face latérale plane d'un assemblage périphérique du coeur et des renforts (2) assemblés chacun à angle droit avec un ensemble de cloisons (1) et disposés à l'extérieur du cloisonnement, c'est-à-dire du cté du cloisonnement opposé aux assemblages du coeur, le logement (6, 7) de la vis (5) qui assure l'assemblage d'une cloison (1) et d'un renfort (2) constituant les deux plaques, de forme globalement cylindrique et rectiligne, traversant la cloison (1) et s'étendant à l'intérieur du renfort, sous la forme d'un trou borgne taraudé (7) dont l'axe (4) est sensiblement parallèle aux faces principales externes (2a, 2b) du renfort (2), caractérisé par le fait qu'on perce le renfort (2) par l'intérieur du logement (6, 7) de la vis (5), pour réaliser un trou (12, 12') incliné par rapport à l'axe (4) du logement de la vis, entre le logement (6, 7) et au moins une face principale externe (2a) du renfort (2).

- le perçage du trou (12, 12') incliné, entre la partie réusinée du trou borgne (7) et la face principale (2a) du renfort (2).

- le réusinage d'une partie du trou borgne (7) du logement (6, 7) de manière à réaliser un élargissement diamétral de la partie réusinée, et

- le dévissage et l'extraction de la vis (5) du logement (6, 7),

- le réusinage d'une partie d'entrée du logement (6, 7) autour d'une tête (5a) de la vis (5), de manière à réaliser le déblocage de la vis (5) et un élargissement diamétral de la partie d'entrée du logement (6, 7),

2.- Procédé suivant la revendication 1 dans lequel on réalise sur le cloisonnement du réacteur nucléaire disposé sous eau dans la cuve du réacteur, après arrêt et refroidissement du réacteur et déchargement des assemblages du coeur, le contrôle des vis (5) du cloisonnement et le remplacement des vis jugées défectueuses, caractérisé par le fait que, pour chacune des vis jugées défectueuses, on réalise successivement sous eau, par l'intérieur du cloisonnement,

3.- Procédé de déconfinement suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'on réalise l'une au moins des opérations de réusinage du logement (6, 7) de la vis (5) et de perçage du trou (12, 12') par usinage électrochimique.

4.- Procédé de déconfinement suivant la revendication 3, caractérisé par le fait qu'on réalise l'usinage électrochimique en utilisant un électrolyte constitué principalement par du nitrate de lithium.

5.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'on réalise l'une au moins des opérations de réusinage du logement (6, 7) de la vis (5) et le perçage du trou (12, 12') par usinage par électroérosion.

6.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'on réalise l'un au moins des opérations de réusinage du logement (6, 7) de la vis (5) et de perçage du trou (12, 12') par étincelage.

7.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le trou (12) présente une section circulaire ou oblongue et un axe (12a) rectiligne.

8.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le trou (12') présente une section circulaire ou oblongue et un axe (12'a) de forme courbe.

9.- Procédé suivant la revendication 8, caractérisé par le fait que l'axe (12'a) du trou (12') présente la forme d'un arc-de-cercle.

10.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que le trou incliné (12, 12') ayant une section sensiblement circulaire présente un diamètre voisin de 6 mm ou supérieur.

11.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé par le fait qu'on interrompt l'usinage électrochimique du trou (12, 12') avant qu'il ne débouche à travers la face principale externe (2a) du renfort (2) et qu'on termine l'usinage du trou (12, 12') par électro-érosion.

12.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 3, 4 et 11, caractérisé par le fait qu'on récupère, qu'on filtre et qu'on régénère l'électrolyte et qu'on le recycle pour réaliser l'usinage électrochimique.

- un second outillage (25) de perçage dans une direction inclinée par rapport à l'axe (4) de l'ouverture (6, 7) de la vis d'assemblage (5).

- un premier outillage (15) de perchage dans la direction de l'axe (4) de l'ouverture (6, 7) de la vis d'assemblage (5), et

13.- Dispositif d'usinage pour le déconfinement du logement (6, 7) d'une vis d'assemblage (5) de deux plaques planes (1, 2) disposées à angle droit, d'un cloisonnement entourant le coeur d'un réacteur nucléaire refroidi par de l'eau sous pression, le cloisonnement comportant des cloisons (1) parallèles à la direction axiale du coeur et assemblées deux à deux à angle droit, destinées à venir en contact par une face interne (1b) avec une face latérale plane d'un assemblage périphérique du coeur du réacteur et des renforts (2) assemblés chacun à angle droit avec un ensemble de cloisons (1) et disposés à ltextérieur du cloisonnement, le logement (6, 7) de la vis (5) qui assure l'assemblage d'une cloison (1) et d'un renfort (2) constituant les deux plaques (1, 2), de forme globalement cylindrique et rectiligne traversant la cloison et s'étendant à l'intérieur du renfort (2), sous la forme d'un trou borgne (7) dont l'axe est sensiblement parallèle aux faces principales externes du renfort (2), caractérisé par le fait qu'il comporte ::

14.- Dispositif suivant la revendication 13, caractérisé par le fait que le premier outillage de perçage (15) et le second outillage de perçage (25) sont des outillages d'usinage électrochimique comportant chacun une tête d'usinage électrochimique (20, 26) et une électrode d'usinage électrochimique (19, 28) alimentée en courant électrique par l'intermédiaire de la tête d'usinage (20, 26).

15.- Dispositif suivant la revendication 14, caractérisé par le fait que le premier outillage de perçage électrochimique (15) comporte un boîtier (14) muni de moyens (16) pour son montage étanche contre la surface intérieure (1b) de la cloison (1) dont une paroi opposée à la cloison (1) est traversée par une ouverture (17) de passage étanche du support d'une électrode (19, 24) alimentée en électrolyte par l'intermédiaire d'un collecteur (21) de la tête d'usinage électrochimique (20), le boîtier (14) comportant une ouverture et un ajutage (22) de sortie d'électrolyte.

16.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 14 et 15, caractérisé par le fait que l'électrode (19) du premier outillage de perçage (15) présente une forme cylindrique et un diamètre supérieur au diamètre d'une partie d'entrée du logement (6, 7) de la vis d'assemblage (5).

17.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 14 et 15, caractérisé par le fait que l'électrode (24) du premier outillage de perçage (15) présente un diamètre inférieur au diamètre de la partie (6) du logement (6, 7) traversant la cloison (1) et supérieur au diamètre du trou borgne (7) à l'intérieur du renfort (2).

18.- Dispositif suivant la revendication 14, caractérisé par le fait que le second outillage de per çage électrochimique (25) comporte une ensemble-électrode (28) comportant une électrode proprement dite de forme cylindrique (28b), une partie tubulaire (28a) de forme courbe fixée de manière articulée sur la tête d'usinage électrochimique (26) et une pièce (29) d'obturation de la partie d'entrée du logement (6, 7) de la vis (5) sur la face interne (1b) de la cloison (1) comportant une ouverture de passage (33) courbe de la partie tubulaire courbe (28a) et un canal (31, 33) de passage d'électrolyte.

19.- Dispositif suivant la revendication 18, caractérisé par le fait que ltélectrode proprement dite (28b) présente une section circulaire ou oblongue et la partie tubulaire (28a), un axe en forme d'arc-de-cercle.

20.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 18 et 19, caractérisé par le fait que la partie tubulaire (28a) comporte, à l'une de ses extrémités, un ajutage d'alimentation en électrolyte.